机体振动信号时频特性与燃烧压力相关性分析

为了探明机体振动信号与缸内燃烧状态间的相关性,本文通过改变转速、转矩、润滑油温度及配缸间隙形成不同的燃烧状态,利用连续小波变换算法得到了振动信号时频域特性,并与燃烧压力峰值进行对比分析。结果表明:随转速增加,燃烧压力峰值出现波动,8 kHz以上成分的能量总体呈增加的趋势;随转矩增加,燃烧压力峰值及振动信号的能量均增加;随润滑油温度升高,20 kHz以上主要频率成分的能量增加;随配缸间隙增加,10kHz以上频率成分的能量总体呈增加的趋势。

机体表面振动信号影响因素关联性分析

为了研究机体表面振动信号各影响因素的影响规律,在不同转速、转矩、润滑油温度及配缸间隙下,对比分析振动信号的峰值、方差、标准差及均方根等4个时域参数以及小波包分解得到的各频段能量的变化趋势。结果表明:随着转速的升高,燃烧压力峰值出现波动,在活塞惯性力的主导作用下,振动信号时域特征参数及频段5以上频率成分的能量呈增加的趋势;燃烧压力峰值随着转矩的增加而增大,振动信号时域特征参数及各频段能量均呈增加的趋势;随着润滑油温度的升高,在润滑油阻尼及燃烧压力的双重作用下,振动信号时域特征参数幅值整体呈降低的趋势,频段12以上频率成分的能量呈增加的趋势;随着配缸间隙的增加,密封性降低导致燃烧压力峰值减小,但由于活塞二次运动加剧,导致振动信号时域特征参数及频段5以上频率成分的能量呈现增加的趋势。

重型柴油车NO_(x)排放因子与其浓度相关性研究

重型柴油车排放的NO_(x)污染物对环境空气质量影响较大,受排放标准、排放控制技术水平、检测方法、驾驶工况等众多因素的影响,当前较难整体评估在用重型柴油车的实际排放状况.本研究首先通过发动机排放台架试验及实际道路排放(PEMS)循环试验,探究了重型柴油车NO_(x)排放因子与NO_(x)平均浓度之间的内在联系;其次,研究了远程监控有效数据筛选规则,提出了一种基于NO_(x)日均浓度评估远程监控重型柴油车NO_(x)排放因子的方法.结果表明:重型柴油车发动机排放台架、PEMS循环试验的NO_(x)排放因子均与NO_(x)平均浓度呈较强相关性,相关系数(R^(2))为0.99.通过远程监控平台监测数据验证了重型柴油车的NO_(x)排放因子与NO_(x)日均浓度有一定相关性,R^(2)高于0.9(p<0.01).因此,可用重型柴油车排放的NO_(x)日均浓度来表征整车污染物排放情况.研究显示,安装远程终端的第五和第六排放阶段的重型柴油车,分别按照NO_(x)日均浓度低于200×10^(−6)和50×10^(−6)来判定排放稳定达标重型柴油车,按照NO_(x)日均浓度高于900×10^(−6)和500×10^(−6)来判定高排放重型柴油车,监管部门和车辆生产企业可利用该指标快速筛选排放稳定达标以及高排放重型柴油车.

纯电动装载机坡道防溜策略

根据纯电动装载机传动系统特性,基于装载机运行参数和行走电动机控制器上传至整车控制器的转矩和转速,制定了坡道防溜控制策略.由整车控制器确定纯电动装载机进入防溜模式的条件,并采用比例-积分(proportional-integral,PI)算法计算防溜模式时下发至行走电动机控制器的目标转矩,使装载机可在无踏板动作时稳定在坡上.基于Simulink搭建纯电动装载机坡道防溜控制算法模型,使用Simulink自动代码生成技术生成可应用于整车控制器的程序并进行试验验证及参数优化,使用装载机在坡上停车和坡上起步阶段的溜车距离分析坡道防溜效果.结果表明:所制定的坡道防溜策略在各坡度坡道上可有效驻坡;坡度为30%时,装载机在坡上停车的最大溜车距离为8.0 cm,在坡上起步的最大溜车距离为4.0 cm,可满足安全驻坡要求.

活塞-缸套摩擦副状态表征参数选取方法研究

建立柴油机试验台架采集数据,对机体表面振动信号进行时频分析,探明不同激励源与机体表面振动信号的关系。选取变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)算法对振动信号进行分解,提取各分量的表征参数。通过探究转矩、转速、润滑油温度及配缸间隙与各表征参数的相关性,初步确定相关性强的表征参数集。通过多评价准则对上述表征参数集进行分析,最终得出贡献度最高的表征参数为本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)1的标准差、均方频率、峭度、最大奇异值、频域积分和IMF6的脉冲因子、标准差、重心频率、频率方差及最大奇异值。

新能源装载机远程驾驶控制器开发

为提高某混合动力装载机远程操作性能,采用32位高性能单片机开发控制器,基于5G通信技术和Simulink软件,设计开发装载机行走系统、液压系统、制动系统、转向系统及附件系统的控制策略,并通过时延、行走制动、作业测试进行试验验证,实现对装载机的远程驾驶控制。测试结果表明:整车端与远程端之间数据传输完整,数据传输时延约为25 ms;随着踩下远程端制动踏板,大约经过0.3 s整车端电机转矩从100 N·m降为0,大约经过0.7 s电机转速从800 r/min降为0;装载机摇臂、动臂均能根据远程先导手柄的控制指令正确反应,但动作存在轻微滞后;远程驾驶控制逻辑设计符合远程驾驶要求,满足实际使用需要。

纯电动装载机整车控制器设计

分析纯电动装载机功能需求,明确整车控制器应具备的硬件功能,并根据各传感器和执行器确定各硬件模块的通道数量,完成整车控制器硬件设计。基于Bootloader实现生成代码下载;基于局域网总线标定协议开发上位机标定软件,通过解析A2L文件对程序中的参数进行观测和标定。对应用整车控制器的纯电动装载机进行实车V型铲装作业试验验证。结果表明:相同时间内,纯电动装载机的效率较柴油装载机提高8.7%;相同工况下,纯电动装载机作业成本约为柴油装载机的35%。

运行工况及轴承间隙对主轴承润滑参数的影响

为了研究不同因素对曲轴-主轴承润滑状态的影响规律,搭建发动机多体动力学模型,系统分析不同转速、润滑油温度及主轴承间隙下,主轴承所受载荷、最小油膜厚度、峰值油膜压力及轴心轨迹等主轴承润滑参数的变化规律。仿真结果表明:主轴承所受载荷及峰值油膜压力均随转速、主轴承间隙增大而增大,随润滑油温度升高而减小;最小油膜厚度随润滑油温度、主轴承间隙增大而减小,随转速变化规律不明显;当主轴承间隙增加时,曲轴的轴心轨迹范围增大,导致发动机的运行可靠性降低。

自动驾驶技术测试车控制系统设计

为提高车辆自动驾驶测试时的安全性,降低测试成本,设计机械结构、硬件电路及上位机软件,开发一种满足自动驾驶技术测试要求的测试车样机,对测试车进行实地直线和曲线轨迹跟踪试验场景测试。试验结果表明:该测试车底盘低、防撞击,可以有效保护被测车辆的安全;测试车控制系统能够满足运行轨迹控制、运行状态实时显示、实时通信和数据处理等功能要求;测试车能满足自动驾驶技术的测试要求,设计的控制系统具有较高的轨迹跟踪精度。

纯电动装载机自动变速箱换挡策略研究

针对纯电动装载机传动系统,取消了传统柴油动力装载机的液力变矩器,采用电液换挡系统控制两挡离合器工作。基于电机控制器返回的转速、转矩信息及变速箱输出轴转速信息制定换挡策略,由整车控制器切换电机控制模式,控制挡位执行机构电磁阀动作,实现纯电动装载机挡位的平滑切换。基于Simulink搭建纯电动装载机换挡控制算法模型,使用Simulink自动代码生成技术生成可应用于整车控制器的程序并进行试验,结果表明,所提出控制策略能明显缩短换挡时间并提升换挡平顺性,换挡时间可达到0.66 s,由一挡切换至二挡时,车速波动值为1.4 km/h。

工况及配缸间隙对活塞敲击力影响规律

针对发动机的运行工况及配缸间隙对活塞敲击力的影响规律展开研究。采用EXCITE软件搭建了活塞运动仿真模型与发动机多体动力学仿真模型。基于验证后的模型研究了活塞二次运动及活塞敲击力的特点,分析了转速及转矩等运行工况及配缸间隙的影响规律。研究结果表明:在压缩上止点附近活塞的二次运动最为明显,主推力面上存在最大活塞敲击力;随着转速的增加,活塞惯性力增大,使活塞敲击力增大;随转矩的增加,活塞所受侧向力增大,使得活塞敲击能量增加;随着配缸间隙的增加,活塞二次运动加剧,活塞敲击力相应增加。

柴油机缸盖振动加速度信号影响因素分析

改变195柴油机的转矩、转速及供油时刻,测量分析各工况的缸盖振动加速度信号,分析结果表明,同样转速时,缸盖振动加速度时域最大波动量及2kHz以下各频带能量与缸内燃烧状况相对应;当转速发生改变时,加速度信号时域最大波动量及各频带能量与缸内燃烧状况间无对应关系。建立有限元分析模型,研究缸盖联接螺栓预紧力及材料刚度对缸盖振动加速度信号的影响规律,结果表明当材料的杨氏模量或联接螺栓预紧力减小时,系统的固有频率降低,使得缸盖振动加速度信号时域最大波动量及2kHz以下各频带能量呈增大的趋势。

柴油机缸盖振动加速度与缸内燃烧状况相关性分析

测得了195单缸柴油机不同工况时的缸内压力及缸盖振动加速度信号,对压力升高加速度信号的频谱分析结果表明,对该机型而言,缸盖振动加速度信号在2 kHz以下频段的成分与缸内燃烧过程密切相关。建立了195单缸柴油机的有限元分析模型,利用模型计算了柴油机缸盖表面振动位移及加速度信号,并分别与实测缸内燃烧压力及压力升高加速度信号进行对比分析。结果表明:根据与缸内燃烧过程的相关程度,可将柴油机缸盖振动信号划分为3个阶段,其中,峰值压力出现时刻前的信号与缸内燃烧过程密切相关;峰值压力出现时刻后,缸盖、机体系统相继进入受迫振动和自由振动阶段,受系统振动特性的影响,这两个阶段包含的与燃烧相关的信息减弱。

缸盖振动加速度信号与燃烧过程时域相关性分析

对缸盖位移与缸内压力信号,缸盖振动加速度与缸内压力升高加速度信号进行了对比分析,结果表明:燃烧峰值压力出现时刻前,缸盖位移及缸内压力信号变化趋势相近,缸盖振动加速度与压力升高加速度的特征点出现时刻接近。对比缸内压力信号及其压升率、压力升高加速度曲线可知:压力升高加速度曲线上存在特征点,分别与燃烧起始时刻、最大压升率出现时刻及峰值压力出现时刻等燃烧特征点接近。据此,提出了利用振动加速度信号的特征点对燃烧特征点进行估计的方法,并在ZH195单缸柴油机和495T柴油机上进行试验,试验结果表明了所提出的方法的可行性。

缸盖振动位移与缸内压力相关性分析

对单缸195型柴油机的实测缸盖振动信号进行分析,认为缸盖振动中包括柴油机约束支架振动的成分,采用滤波方法从缸盖振动速度信号中去除了柴油机约束支架振动的影响,对滤波后的缸盖振动速度进行积分得到缸盖振动位移信号。对比了不同工况下该信号与缸内压力信号在峰值点和燃烧起始时刻点的相对变化量。结果表明:各工况下的相对变化量具有较好的对应关系,积分后的缸盖振动位移信号包含了丰富的燃烧相关信息。

汽油机进气过程燃油喷射挥发速率影响因素分析

通过可视化试验方法研究了进气流速对燃油喷雾的影响,结果表明进气流速增大时,可以有效促进燃油的空间挥发。数值分析结果表明,燃油落点位置改变时,进气流动对喷雾挥发的影响存在差异,对研究用机型而言,当燃油落点在进气门背面与进气道交界处时,会有更多的燃油在进气流动作用下直接进入气缸。当喷射距离增大时,油束前端面积增加,进气流动作用下,直接进入气缸的燃油量增多。高温的回流与油束作用能够促进喷雾的空间挥发。在进气门打开前喷射燃油时,油束碰壁反射后与进气流动相互作用,能够增加燃油的空间挥发量。

基于缸盖振动信号频域特征识别气缸压力的研究

在不同的燃烧状况下同时测量缸盖表面振动信号和缸内压力信号,对平均处理后的信号进行频域分析,发现缸内压力信号中相对于基频前50阶的谐波分量包含了所关心的主要信息。根据频域分析得到的复数谱的对称特性建立了训练样本,并对建立的BP和RBF神经网络进行训练。训练的结果表明RBF神经网络可以在更短的训练时间内,获得更小的均方误差。利用不同的神经网络进行了缸内压力信号的识别,识别的结果表明,RBF神经网络识别的精度高于BP神经网络。

基于缸盖振动信号时域特征识别气缸压力的研究

在不同的燃烧状况下同时测量缸盖表面振动信号和缸内压力信号,通过对两信号的分析得到与缸内燃烧过程密切相关的振动信号的频谱范围,据此设计了FIR低通滤波器,并对振动信号进行滤波处理。通过分析滤波后的振动信号与缸内压力信号可知,缸盖表面振动信号同缸内压力信号在时域上具有密切联系。建立了BP和RBF神经网络,并用同样的训练样本进行训练,训练的结果表明,RBF神经网络可以在更短的训练时间内,获得更小的均方误差。用同样的测试样本对神经网络进行检验的结果表明,RBF神经网络重构的缸内压力波形更逼近于实际波形。

基于纯电动汽车高频数据的驾驶风格分类方法

基于纯电动汽车的高频运行数据选取了15项与驾驶安全有关的特征参数;通过对各特征参数的统计分析,提出了多参数组合阈值边界线进行危险驾驶行为识别,然后对比分析了两种聚类算法和4种降维方法的效果,采用t分布随机邻域嵌入(t‑SNE)和高斯混合模型(GMM)组合算法建立了驾驶风格分类模型,将驾驶风格分为3种类型。在此基础上,研究了不同驾驶风格对应的车辆运行特性。该分类模型能够有效反映驾驶员的驾驶习惯,为车队管理和道路安全提供可靠的评估依据。

摩托车催化转化器性能台架评价装置改进及试验研究

针对原摩托车催化转化器台架性能评价存在控制精度不高及调整不方便的缺点,对评价试验装置进行了改进。采用电控系统控制空燃比,设计了翅片管式换热器调节催化器入口温度。试验表明,改进后空燃比的波动可控制在0.1以内,入口温度波动在±2℃以内。利用该台架对MLKV 102-2催化器的性能进行了研究,试验结果表明该台架可以快速有效地评价催化器的性能。